CH704254B1

CH704254B1 - Verfahren zum Auftragen eines Klebstoffmusters auf ein Substrat mittels einer entlang einer vorbestimmten Bahn bewegbaren Schreibdüse.

Info

Publication number: CH704254B1
Application number: CH02143/10A
Authority: CH
Inventors: Roland Stalder
Original assignee: Esec Ag
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2014-05-15
Also published as: MY153342A; CN102569029A; CH704254A1; HK1167928A1; CN102569029B

Abstract

Eine Schreibdüse wird entlang eines aus einer vorbestimmten Anzahl N von Linien gebildeten Linienzugs (12) von einem Startpunkt (A) des Linienzugs (12) zu einem Endpunkt (F) des Linienzugs (12) bewegt, um ein Klebstoffmuster auf ein Substrat (1) aufzutragen. Die Anzahl N der Linien (7–11) des Linienzugs ist N = 5. Die Anfangs- und Endpunkte der fünf Linien (7–11) bilden insgesamt sechs Knoten (A–F), wobei der erste Knoten (A) den Startpunkt und der sechste Knoten (F) den Endpunkt des Linienzugs bildet. Die Schreibdüse durchfährt jede der Linien (7–11) nur einmal. Der Startpunkt (A), der dritte Knoten (C), der vierte Knoten (D) und der Endpunkt (F) bilden die Eckpunkte eines annähernd rechteckförmigen Vierecks (13).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen eines Klebstoffmusters auf ein Substrat mittels einer entlang einer vorbestimmten Bahn bewegbaren Schreibdüse gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Bei der Montage (engl. «bonding») von Halbleiterchips auf einem Substrat werden die Halbleiterchips und das Substrat mittels eines Klebstoffes miteinander verklebt. Als Klebstoff kommen sehr oft Epoxy-Klebstoffe zur Anwendung. Der Klebstoff wird entweder mit einer stationären Düse, die eine oder mehrere Austrittsöffnungen haben kann, oder mittels einer entlang einer vorbestimmten Bahn bewegbaren Schreibdüse auf das Substrat aufgebracht. Die Kontur des auf dem Substrat deponierten Klebstoffes wird als Klebstoffmuster bezeichnet.

[0003] Bei kleinen Halbleiterchips, d.h. bei Halbleiterchips, deren Abmessungen in der Grössenordnung von 1 x 1 mm liegen, ist das gemäss dem Stand der Technik verwendete Klebstoffmuster entweder ein Tropfen oder ein Kreuz. Bei rechteckförmigen Halbleiterchips wird gemäss dem Stand der Technik vielfach ein Klebstoffmuster verwendet, das als Doppel-Ypsilon (im Fachjargon DoubleY) bekannt ist. Das Doppelypsilon wird so platziert, dass die vier Y-Arme zu den Ecken des Rechtecks zeigen. Die Fig. 1 zeigt eine Abbildung aus der Praxis, die Farbe des Klebstoffes in dieser Aufnahme ist schwarz. In der linken Hälfte der Fig. 1 ist ein auf dem Substrat 1 aufgetragenes Klebstoffmuster 2 mit der Form eines Doppel-Ypsilon 3 zu sehen, in der rechten Hälfte ist ein auf dem Doppel-Ypsilon 3 gebondeter Halbleiterchip 4 («dummy die») zu sehen. Der Klebstoff wird bei der Montage der Halbleiterchips zusammengedrückt und fliesst vom Zentrum nach aussen. Das Ziel ist, die ganze Unterseite des Halbleiterchips 4 zu benetzen, so dass zwischen dem Halbleiterchip 4 und dem Substrat 1 keine Lufteinschlüsse entstehen. Bei der Aufnahme in der rechten Hälfte der Fig. 1 ist zu sehen, wie der Klebstoff 5 den Halbleiterchip 4 typischerweise vollständig umgibt.

[0004] Das Auftragen des Klebstoffes auf das Substrat 1 erfolgt beim Doppel-Ypsilon 3 mittels einer Schreibdüse, die entlang einer vorbestimmten Bahn geführt wird. Die Bahn ist in der Fig. 2 gezeigt. Das Doppel-Ypsilon 3 besteht aus fünf geraden Abschnitten. Beim Schreiben des Doppel-Ypsilon 3 müssen zumindest vier der fünf Abschnitte zweimal durchlaufen werden, d.h. die Bahn besteht aus einem durch neun gerade Linien 6 gebildeten Linienzug, die von der Schreibdüse nacheinander durchfahren werden. Die Richtung, in der eine Linie 6 durchfahren wird, ist durch eine Pfeilspitze dargestellt. Der Startpunkt S und der Endpunkt R der Bahn liegen typischerweise auf dem geraden Abschnitt, der die Arme der beiden Einzel-Ypsilon verbindet. Bei dem in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel beginnt die Bahn der Schreibdüse beim Startpunkt S und führt entlang der vom Startpunkt S ausgehenden, gestrichelt gezeichneten Linie und dann entlang den anderen Linien bis zum Endpunkt R, wobei die beim Endpunkt R endende, gestrichelt gezeichnete Linie als letzte durchfahren wird. Die neun einzelnen Linien bilden zwar einen zusammenhängenden Linienzug, sind aus Gründen der zeichnerischen Klarheit jedoch versetzt zueinander dargestellt.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Montage von rechteckförmigen Halbleiterchips die für das Auftragen des Klebstoffes auf das Substrat benötigte Zeit zu verringern.

[0006] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Eine vorteilhafte Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 definiert.

[0007] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. <tb>Fig. 1<SEP>zeigt ein auf ein Substrat aufgetragenes Klebstoffmuster gemäss dem Stand der Technik und einen darauf gebondeten Halbleiterchip, <tb>Fig. 2<SEP>zeigt die Bahn einer Schreibdüse zum Herstellen des Klebstoffmusters der Fig. 1 , <tb>Fig. 3<SEP>zeigt die Bahn einer Schreibdüse zum Herstellen eines erfindungsgemässen Klebstoffmusters, <tb>Fig. 4<SEP>zeigt ein Diagramm, anhand dem eine vorteilhafte Weise erläutert wird, die Bahn der Schreibdüse festzulegen, <tb>Fig. 5 , 6<SEP>zeigen Beispiele von Bahnen der Schreibdüse, die aufgrund des in der Fig. 4 gezeigten Diagramms festgelegt wurden, und <tb>Fig. 7<SEP>zeigt ein erfindungsgemässes Klebstoffmuster und einen darauf gebondeten Halbleiterchip.

[0008] Der Gegenstand der Fig. 1 und 2 ist aus dem Stand der Technik bekannt und wurde in der Einleitung bereits beschrieben.

[0009] Die Fig. 3 zeigt eine Bahn nach der Erfindung, die ein durch fünf Linien 7 bis 11 gebildeter, zusammenhängender Linienzug 12 ist. Die Start- und Endpunkte der Linien 7 bis 11 ergeben insgesamt sechs Knoten A bis F, wobei der Knoten A der Startpunkt der Bahn und der Knoten F der Endpunkt der Bahn ist. Die Schreibdüse durchfährt jede der Linien 7–11 nur einmal und erzeugt so ein Klebstoffmuster, das dem Doppel-Ypsilon ähnlich ist, in wesentlich kürzerer Zeit.

[0010] Der erfindungsgemässe Linienzug 12 lässt sich durch folgende Merkmale charakterisieren: Die Anzahl N der Linien 7–11 des Linienzugs 12 ist N = 5. Dabei bilden die Anfangs- und Endpunkte der fünf Linien 7–11 insgesamt sechs Knoten A bis F, wobei der erste Knoten A den Startpunkt und der sechste Knoten F den Endpunkt des Linienzugs 12 bildet. Bei den Knoten B bis E erfolgt ein Richtungswechsel. Die Schreibdüse wird ausgehend vom Startpunkt A entlang der ersten Linie 7 zum zweiten Knoten B, dann entlang der zweiten Linie 8 zum dritten Knoten C, dann entlang der dritten Linie 9 zum vierten Knoten D, dann entlang der vierten Linie 10 zum fünften Knoten E und dann entlang der fünften Linie 11 zum Endpunkt F bewegt. Der Startpunkt A, der dritte Knoten C, der vierte Knoten D und der Endpunkt F bilden die Eckpunkte eines Vierecks 13. Das Viereck 13 ist annähernd, d.h. im Grossen und Ganzen rechteckförmig oder rhomboid. Es kann beispielsweise ein Parallelogramm oder ein Rechteck sein, aber auch nur annähernd eine dieser geometrischen Formen haben.

[0011] Die erste Linie 7 und die fünfte Linie 11 können miteinander fluchten, d.h. sie liegen dann im Wesentlichen auf einer gemeinsamen Geraden. Die zweite Linie 8 und die dritte Linie 9 schliessen einen Winkel α ein, die dritte Linie 9 und die vierte Linie 10 schliessen einen Winkel β ein, wobei die Winkel α und β zwar ein Nullwinkel sein können, bevorzugt jedoch verschieden von 0° sind.

[0012] Die Lage der Knoten A bis F in Bezug auf die Grösse des auf dem Substrat zu montierenden Halbleiterchips wird bevorzugt gemäss dem in der Fig. 4 gezeigten Diagramm festgelegt. Das Diagramm zeigt ein Rechteck 14, das die vom Halbleiterchip 4 eingenommene Fläche in Aufsicht darstellt. Das Rechteck 14 hat zwei Längsseiten 16 und 17, zwei Schmalseiten 18 und 19 sowie zwei Diagonalen 20 und 21.

[0013] Die Lage der Knoten A bis F wird bevorzugt mit den folgenden Verfahrensschritten festgelegt: Unterteilen der Fläche des Rechtecks 14 in 4*4 gleich grosse, rechteckförmige Teilflächen 15; Bezeichnen der vier Teilflächen, die je eine Ecke des Rechtecks 14 beinhalten, mit den Ziffern 1, 3, 4 und 6, wobei die Teilflächen 15 mit den Ziffern 1 und 4 an die Längsseite 16, die Teilflächen 15 mit den Ziffern 3 und 6 an die Längsseite 17, die Teilflächen 15 mit den Ziffern 1 und 3 an die Schmalseite 18 und die Teilflächen 15 mit den Ziffern 4 und 6 an die Schmalseite 19 angrenzen; Die Reihenfolge der Ziffern entlang dem Umfang des Rechtecks 14 ist 1–4–6–3. Die Teilflächen 15 mit den Ziffern 1 und 6 liegen auf der Diagonalen 20. Bezeichnen der beiden Teilflächen 15, die auf der gleichen Diagonale 20 liegen wie die beiden Teilflächen 15 mit den Ziffern 1 und 6, mit den Ziffern 2 und 5, wobei die Reihenfolge der Ziffern entlang der Diagonalen 20 wie folgt ist 1–2–5–6; und Platzieren des Knotens A innerhalb der Teilfläche 15 mit der Ziffer 1, Platzieren des Knotens B innerhalb der Teilfläche 15 mit der Ziffer 2, Platzieren des Knotens C innerhalb der Teilfläche 15 mit der Ziffer 3, Platzieren des Knotens D innerhalb der Teilfläche 15 mit der Ziffer 4, Platzieren des Knotens E innerhalb der Teilfläche 15 mit der Ziffer 5, und Platzieren des Knotens F innerhalb der Teilfläche 15 mit der Ziffer 6.

[0014] Die mit einer der Ziffern 1 bis 6 bezeichneten Teilflächen 15 sind mit grauer Hintergrundfarbe dargestellt.

[0015] Die Fig. 5 und 6 zeigen zwei Beispiele, wie die Knoten A bis F innerhalb der Teilflächen 15 mit den Ziffern 1, 2, 3, 4, 5 und 6 gemäss diesem Verfahren platziert werden können. Die Knoten A bis F sind durch den Linienzug 12 verbunden.

[0016] Um am Schluss des Montageprozesses eine möglichst gleichmässige Verteilung des Klebstoffes unterhalb dem montierten Halbleiterchip 4 zu erreichen, wird mit Vorteil darauf geachtet, dass die Knoten A, C, D und F von den Eckpunkten des Rechtecks 14 beabstandet sind, die Knoten C und D weiter vom jeweiligen Eckpunkt entfernt sind als die Knoten A und F, weil zu den Knoten A und F nur eine Linie des Linienzugs 12, zu den Knoten C und D hingegen zwei Linien des Linienzugs 12 führen, die Knoten B und E einerseits nicht zusammenfallen, sondern voneinander beabstandet sind, und dass andererseits der Abstand zwischen den Knoten B und E nicht zu gross ist, damit kein Lufteinschluss entstehen kann, der Linienzug 12 invariant gegenüber einer Drehung um 180° ist um den Punkt, der in der Mitte zwischen den Knoten A und F liegt.

[0017] Die Fig. 7 zeigt in der linken Hälfte eine Aufnahme des Klebstoffmusters 2, das gemäss der in der Fig. 3 gezeigten Bahn auf das Substrat 1 auf getragen wurde, und in der rechten Hälfte eine Aufnahme eines auf dieses Klebstoffmuster 2 gebondeten Halbleiterchips 4. Der Klebstoff 5 umgibt den Halbleiterchip 4 vollständig.

[0018] Das Schreiben des Klebstoffmusters erfolgt mittels einer zumindest parallel zur Oberfläche des Substrats 1 bewegbaren Schreibdüse, die aus einem Klebstoffbehälter mit Klebstoff versorgt wird und den Klebstoff abgibt, typischerweise wie folgt: Platzieren der Schreibdüse am Anfangspunkt A der ersten Linie 8, Beginnen mit Abgabe von Klebstoff aus der Schreibdüse und Bewegen der Schreibdüse entlang der ersten Linie 8 und Anhalten der Schreibdüse am Ende der ersten Linie 8, d.h. beim Knoten B, Bewegen der Schreibdüse entlang der zweiten Linie 9 und Anhalten der Schreibdüse beim Knoten C, Bewegen der Schreibdüse entlang der dritten Linie 9 und Anhalten der Schreibdüse beim Knoten D, Bewegen der Schreibdüse entlang der vierten Linie 10 und Anhalten der Schreibdüse beim Knoten E, Bewegen der Schreibdüse entlang der fünften Linie 11 und Anhalten der Schreibdüse beim Endpunkt F, sowie Stoppen der Abgabe von Klebstoff, und Anheben der Schreibdüse, bis der auf das Substrat abgegebene Klebstoff vom Klebstoff in der Schreibdüse vollständig getrennt ist.

[0019] Die Schreibdüse kann auch in umgekehrter Richtung, d.h. von dem Knoten F als Startpunkt zu dem Knoten A als Endpunkt, bewegt werden.

[0020] Die Vorteile der Erfindung sind: Die für das Schreiben der fünf Linien 7–11 benötigte Zeit ist deutlich kürzer als die für das Schreiben eines Doppel-Ypsilon benötigte Zeit, da die Schreibdüse nur fünfmal beschleunigt und abgebremst werden muss, während sie zum Schreiben des Doppel-Ypsilon neunmal beschleunigt und abgebremst werden muss. Die Zeit, die vergeht, bis der Klebstoff in der Schreibdüse und der abgegebene Klebstoff vollständig voneinander getrennt sind, die so genannte «tail breaking time», ist ebenfalls kürzer als beim Doppel-Ypsilon, da am Ende der Bahn weniger abgegebener Klebstoff vorhanden ist, aus dem die Schreibdüse herausbewegt werden muss. Die erreichte Prozessqualität ist gleich wie die Prozessqualität des Doppel-Ypsilon.

Claims

1. Verfahren zum Auftragen eines Klebstoffmusters auf ein Substrat (1), bei dem eine Schreibdüse entlang eines aus einer vorbestimmten Anzahl N von Linien gebildeten Linienzugs (12) von einem Startpunkt (A) des Linienzugs (12) zu einem Endpunkt (F) des Linienzugs (12) oder in umgekehrter Richtung bewegt wird, um das Klebstoffmuster auf das Substrat (1) zu schreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Linien (7–11) des Linienzugs (12) N = 5 ist, wobei die Anfangs- und Endpunkte der fünf Linien (7–11) insgesamt sechs Knoten (A–F) bilden und wobei der erste Knoten (A) den Startpunkt und der sechste Knoten (F) den Endpunkt des Linienzugs (12) bildet, dass die Schreibdüse ausgehend vom Startpunkt (A) entlang der ersten Linie (7) zum zweiten Knoten (B), dann entlang der zweiten Linie (8) zum dritten Knoten (C), dann entlang der dritten Linie (9) zum vierten Knoten (D), dann entlang der vierten Linie (10) zum fünften Knoten (E) und dann entlang der fünften Linie (11) zum Endpunkt (F) bewegt wird, so dass jede der Linien (7–11) nur einmal durchfahren wird, und dass der Startpunkt (A), der dritte Knoten (C), der vierte Knoten (D) und der Endpunkt (F) die Eckpunkte eines im Grossen und Ganzen rechteckförmigen Vierecks (13) bilden, und dass der zweite Knoten (B) und der fünfte Knoten (E) innerhalb des Vierecks (13) liegen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der Knoten (A–F) in Bezug auf die Grösse eines auf dem Substrat (1) zu montierenden Halbleiterchips (4) durch folgende Merkmale festgelegt ist: – die vom Halbleiterchip (4) eingenommene Fläche ist ein durch zwei Längsseiten (16, 17) und zwei Schmalseiten (18, 19) begrenztes Rechteck (14), das in 4*4 gleich grosse, rechteckförmige Teilflächen (15) unterteilbar ist; – der erste Knoten (A) liegt innerhalb einer Teilfläche (15), der die Ziffer 1 zugeordnet ist, der zweite Knoten (B) liegt innerhalb einer Teilfläche (15), der die Ziffer 2 zugeordnet ist, der dritte Knoten (C) liegt innerhalb einer Teilfläche (15), der die Ziffer 3 zugeordnet ist, der vierte Knoten (D) liegt innerhalb einer Teilfläche (15), der die Ziffer 4 zugeordnet ist, der fünfte Knoten (E) liegt innerhalb einer Teilfläche (15), der die Ziffer 5 zugeordnet ist, der sechste Knoten (F) liegt innerhalb einer Teilfläche (15), der die Ziffer 6 zugeordnet ist, wobei – die vier Teilflächen (15), denen die Ziffern 1, 3, 4 und 6 zugeordnet sind, je an eine Ecke des Rechtecks (14) angrenzen, wobei die Teilflächen (15) mit den Ziffern 1 und 4 an die erste Längsseite (16), die Teilflächen (15) mit den Ziffern 3 und 6 an die zweite Längsseite (17), die Teilflächen (15) mit den Ziffern 1 und 3 an die erste Schmalseite (18) und die Teilflächen (15) mit den Ziffern 4 und 6 an die zweite Schmalseite (19) angrenzen; wobei die Reihenfolge der Ziffern entlang dem Umfang des Rechtecks (14) 1–4–6–3 ist und wobei die Teilflächen (15) mit den Ziffern 1 und 6 auf einer Diagonalen (20) des Rechtecks (14) liegen; und – die beiden Teilflächen (15) mit den Ziffern 2 und 5 auf der gleichen Diagonale (20) liegen wie die beiden Teilflächen (15) mit den Ziffern 1 und 6, wobei die Reihenfolge der Ziffern entlang der Diagonalen (20) 1–2–5–6 ist.